一種二氧化碳吸附劑的製備方法
2024-02-06 14:32:15
專利名稱：一種二氧化碳吸附劑的製備方法
技術領域：
本發明屬於吸附劑製備技術領域，具體涉及ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法。
背景技術：
エ業生產中大量排放的ニ氧化碳會產生溫室效應並導致全球變暖，對氣候環境產生不良的影響。ニ氧化碳減排的重要性和緊迫性已經為大多數人所認可。此外，許多化工及能源產業的生產環節也需要分離出混合氣中的ニ氧化碳。因此，尋找ー種低能耗低成本的ニ氧化碳分離技術有著重要的意義。而吸附劑的選擇是其中的關鍵，合適的吸附劑可以提聞效率，減少成本，降低能耗，以提聞經濟效益。目前用於常溫ニ氧化碳分離的吸附劑有分子篩，活性碳等，它們具有吸附量大的優點。但是它們的吸附量隨著溫度升高而大大降低，因此若用於中溫氣體分離，就需要先將氣體進行降溫，這就損失了一部分能量，且增加了エ藝的複雜性。為解決這ー問題，可以選 用ニ氧化碳中溫吸附(收)劑。而傳統的中高溫吸附劑如氧化鈣，鋯酸鋰等，吸附反應放熱大，增加了後續解吸的難度，令人不甚滿意。研究表明改性水滑石衍生物粉體對ニ氧化有較強的吸附能力，且合適的工作溫度較高(200至450°C)，能直接用於分離處於該溫度區間的ニ氧化碳，不需要提前將氣體降溫，從而減少了能量的損失。此外，該吸附劑的循環穩定性好，解吸容易。解吸時不需要進行升降溫，只需要降低ニ氧化碳分壓，就能釋放吸附的ニ氧化碳，並恢復吸附能力，從而降低了能耗。因此，這是ー種極具應用前景的吸附劑。
發明內容
本發明的目的是提供ー種在中溫200至450攝氏度下，吸附エ業廢氣或合成氣中ニ氧化碳吸附劑的製備方法。ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其步驟如下(I)將水滑石、改性組分和粘結劑磨至粒徑100目以下，並在60°C至150°C下乾燥；(2)將水滑石在150°C至600°C下煅燒I至4小時；(3)將水滑石和改性組分按25 :1至I: I的重量比混合；(4)將水滑石和改性組分的混合物與粘結劑按25 1至1:1的重量比或體積比混合均勻；再加入三者混合物體積的10%到200%的水，並攪拌混合為溼團；(5)用擠出成型法或壓片成型法將上述溼團製成直徑為O. 2至2釐米的顆粒，在100°C以下乾燥；(6)將上述顆粒在200°C _600°C溫度下煅燒1_10小時。所述的水滑石的化學結構式為M|二(OH)2Ara . —20』 其中M2+為Mg2+，Ni2+，Zn2+，Cu2+ 或 Mn2+; M3+ 為 Al3+，Fe3+ 或 Cr3+ ；An_ 為 CO廣，SO廣，NO' CF 或 OF ;X 為 O. I O. 9。
所述的改性組分為鉀、鈉、鋰或銣的碳酸鹽或醋酸鹽的ー種或ー種以上。所述的粘結劑是甲基纖維素、こ基纖維素、羧甲基纖維素鈉、鋁溶膠、矽溶膠、高嶺石、凹凸棒粘土中的ー種或ー種以上。步驟(3)中水滑石和改性組分混合的方法是直接粉末混合或用浸潰法將水滑石和改性組分混合；用浸潰法得到的混合物需要重新磨碎成100目以下的粉末。步驟(5)中的擠出成型法是將溼團通過劑條機製成具有一定截面形狀的條形物，再切成長度合適的顆粒。步驟(5)中的壓片成型法是將溼團先用搖擺機製成14目至30目的小顆粒，再乾燥至水分小於5%，用壓片機壓製成顆粒。本發明的有益效果為本發明的製備方法エ藝簡單，操作簡便；本發明方法製備 的吸附劑在一定溫度及壓カ下，此顆粒對ニ氧化碳有較強的選擇吸附能力，可在200-450°C的工作溫度下，直接分離空氣中的ニ氧化碳，不需要提前將氣體降溫，從而減少了能量的損失，提高了效率。此外，該吸附劑的循環穩定性好，解吸容易。
具體實施例方式下面將結合實例進ー步說明本發明。實施例I首先將市售水滑石在200°C下煅燒3小吋。然後稱取10公斤煅燒後水滑石，3公斤碳酸鉀，分別磨至200目以下，混合均勻。將0.6公斤甲基纖維素溶於10升水中，並加入到上一歩得到的混合粉末中，充分攪拌揉捏成溼團。將上述團塊用擠條機擠出成型，製成粒徑O. 5釐米的的圓柱形顆粒，在80攝氏度下烘乾。將烘乾後的顆粒放入馬弗爐內，在400攝氏度下煅燒3小時；然後冷卻至室溫，放入密封容器中待用。實施例2首先將市售水滑石在200°C下煅燒3小時；然後稱取10公斤煅燒後水滑石，I公斤碳酸鉀，分別磨至200目以下。將上述I公斤碳酸鉀溶於30升水，再和上述10公斤煅燒後水滑石混合均勻，充分浸潰。將10升A-4型酸性鋁溶膠和上述浸潰過碳酸鉀的水滑石充分混合，揉捏成團。將上述團塊用搖擺機製成20目到24目的小顆粒，並在80°C下乾燥至含水量5%以下。將乾燥後的小顆粒，用壓片機壓製成粒徑0.5釐米的圓柱形顆粒，並在80°C下充分乾燥。將烘乾後的顆粒放入馬弗爐內，在400攝氏度下煅燒3小吋。冷卻至室溫，放入密封容器中待用。
權利要求
1.ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟如下 (1)將水滑石、改性組分和粘結劑磨至粒徑100目以下，並在60°C至150°C下乾燥； (2)將水滑石在150°C至600°C下煅燒I至4小時； (3)將水滑石和改性組分按25:1至1:1的重量比混合； (4)將水滑石和改性組分的混合物與粘結劑按251至1:1的重量比或體積比混合均勻；再加入三者混合物體積的10%到200%的水，並攪拌混合為溼團； (5)用擠出成型法或壓片成型法將上述溼團製成直徑為O.2至2釐米的顆粒，在100°C以下乾燥； (6)將上述顆粒在200°C_600°C溫度下煅燒1-10小時。
2.根據權利要求I所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，所述的水滑石的化學結構式為Mf M13Is(OH)2Afn · IiiH2O,其中 M2+ 為 Mg2+，Ni2+，Zn2+，Cu2+ 或Mn2+;M3+ 為Al3+，Fe3+ 或 Cr3+;An-為 CO32' SO42' NO' CF 或 OF ；X 為 O. Γθ. 9。
3.根據權利要求I所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，所述的改性組分為鉀、鈉、鋰或銣的碳酸鹽或醋酸鹽的ー種或ー種以上。
4.根據權利要求I所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，所述的粘結劑是甲基纖維素、こ基纖維素、羧甲基纖維素鈉、鋁溶膠、矽溶膠、高嶺石、凹凸棒粘土中的一種或一種以上。
5.根據權利要求I所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中水滑石和改性組分混合的方法是直接粉末混合或用浸潰法將水滑石和改性組分混合；用浸潰法得到的混合物需要重新磨碎成100目以下的粉末。
6.根據權利要求I所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟(5)中的擠出成型法是將溼團通過劑條機製成具有一定截面形狀的條形物，再切成長度合適的顆粒。
7.根據權利要求5所述的ー種ニ氧化碳吸附劑的製備方法，其特徵在於，步驟(5)中的壓片成型法是將溼團先用搖擺機製成14目至30目的小顆粒，再乾燥至水分小於5%，用壓片機壓製成顆粒。
全文摘要
本發明公開了屬於吸附劑製備技術領域中的一種二氧化碳吸附劑的製備方法。本發明的製備方法是把水滑石、改性組分和粘結劑經過混合，成型，煅燒，而形成具有一定的形狀和機械強度的顆粒，此方法工藝簡單，操作簡便。本發明方法製備的吸附劑在一定溫度及壓力下，對二氧化碳有較強的選擇吸附能力，在200-450℃的工作溫度下，直接分離空氣中的二氧化碳，不需要提前將氣體降溫，從而減少了能量的損失，提高了效率。此外，此吸附劑的循環穩定性好，解吸容易。
文檔編號B01J20/12GK102688742SQ20121016028
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月21日 優先權日2012年5月21日
發明者史翊翔, 張天侃, 李爽, 蔡寧生 申請人:清華大學